关键词： 电力变压器   短路电流   振动特性   抗短路能力   校验计算  

摘要： 电网运行中,电力变压器具有重要作用。电力变压器的稳定工作影响到电网的供电安全。随着电网的发展,变压器的容量、电压等级逐渐增大。长期运行的电力变压器发生短路事故难以避免。因此,对变压器的抗短路能力要求也越来越高。本课题在国家自然资金项目:“电力变压器绕组中电磁、热和力的耦合作用机理及其累积效应研究”背景下开展研究。首先,在三相短路工况下,对通过变压器绕组的短路电流进行理论分析,得出其短路电流相关计算数据。基于变压器绕组电流,建立了磁场的有限元计算模型,得出了绕组的漏磁场和短路电流密度分布。其次,考虑到发生短路故障时,通过静态方法评估合格的变压器仍会出现损伤甚至永久性形变的情况,可知通过静态方法难以准确评估变压器短路时的动态过程。基于实际运行的变压器参数数据,利用ANSYS软件搭建三维变压器模型,通过场路耦合赋激励求解绕组三相短路过程数据,分析了漏磁、电磁力分布的规律。根据采集的变压器短路故障数据,模拟真实短路过程,进行变压器结构场仿真,进一步得到了变压器短路时的位移、结构变化规律。设置了各种变压器运行工况进行有限元仿真,分析振动信号。工况包括不同负载电流,预紧力逐级下降,各位置垫块松动损坏,绕组辐向形变、轴向错位等。给出了变压器振动信号的动态变化规律。通过实验采集振动数据,记录40000k VA/110k V变压器油箱表面的振动信号,对比分析相应工况的结果。最后,基于变压器绕组的动态过程分析,确定了变压器短路电磁力计算公式、变压器机械结构特性评估判据、短路强度评估标准,开发了变压器抗短路能力分析软件,可进行参数化建模,对绕组的短路工况下的受力和形变进行计算,并对其稳定性进行校核。通过分析计算结果从而给出判断依据,进一步丰富了绕组稳定性校核分析方法。

关键词： 变压器   分布式光纤传感   动态热模型   顶层油温   热点温度  

摘要： 随着科技的发展,电能在整个能源体系中逐渐占据中心位置,变压器是电能传输、转换的关键节点,在整个电网中占据举足轻重的地位。在变压器运行过程中,内部绕组、铁心以及结构件产生多种损耗,使其温度升高。过高的温度会带来绝缘劣化等一系列严重后果,所以实时监测内部热点温度对变压器安全及经济运行至关重要。受到变压器内部复杂电磁环境影响,难以通过传统传感器实现对绕组温度场的准确传感,也难以对绕组内部生热、散热特性进行详细研究。本文使用内置传感光纤配合分布式传感手段,实现了对运行状态下绕组全域温度场的实时监测,并在此基础上研究了绕组散热,提出了新的热点温度计算模型,通过现场实际变压器运行数据验证了其有效性。主要工作如下:研究基于分布式光纤传感的变压器状态监测技术,通过在绕组表面敷设光纤实现对绕组全长温度分布的实时监测,完成了内置传感光纤的35kV变压器以及110kV变压器的样机研制,两台样机主要试验指标均满足国标要求。研究了基于光纤传感的绕组关键点定位技术以及布里渊散射的温度应变解耦技术。对变压器进行多种运行工况下的温升试验,获得了不同负载率下的绕组温度场分布。从常规试验监测量对比、不同负载率下的绕组温度分布、热点位置、精细化温度场等角度对数据进行了分析。以研制的35kV变压器样机为样本,对层式绕组的动态热模型进行研究。根据温度曲线形状、温升速率等,将升温过程划分为传导期、对流期以及准稳态期三个阶段,分析了每一阶段对应的散热规律。将绕组与局部油域达到热平衡态这一状态称为准稳态,并用这一概念揭示了绕组热点温度升高过程中前后段温升速率的差异。基于准稳态的特点分析得到绕组-油之间存在与时空均无关的确定函数关系的结论,使用DTS实测数据进行了验证。根据这一关系实现了外部散热片温度对内部绕组热点温度的实时反演,相对误差小于6%。以改造的110kV变压器样机为样本,对饼式绕组的动态热模型进行了研究。建立了绕组自身、绕组与油之间、散热器与外部环境三种典型的热交换模型。通过DTS实测数据分析了单饼散热量的时空变化规律,研究了绕组轴向温度梯度的产生原因,建立了对应的经验模型。基于实测数据得到了绕组表面的平均对流换热系数,并与无量纲数计算的局部对流换热系数进行了对比。以首饼温度作为中间变量,以对流换热系数为参数建立了绕组首饼的局部热路模型,结合温度梯度模型,实现了对绕组热点温度的准确预测。相较于传统模型热点温度预测最大误差降低21.0%,均方根误差降低32.7%。针对目前常用的IEC负载导则模型等热点预测模型,分析了其在实际运行时出现的误差特性及误差来源。基于热路模型推导出了顶油时间常数及绕组时间常数的修正因子,使之可以根据绕组负载率及油温的变化而实时更新;对温升试验数据以指数拟合的方式确定了更为准确的顶油稳态温升;对绕组断电后的冷却曲线分析,获得了油道内的油温分布,并基于此提出了使用散热片进出口油温来计算平均油温的改进方案。基于以上研究,形成对IEC负载导则模型的改进模型。通过连续4天温升试验实测结果检验,这一模型相较于传统模型顶油预测误差降低17.6%,热点预测误差降低33.1%。使用该模型对河北沧州某站和浙江嘉兴某站两台110kV主变的实际运行数据进行预测,结果显示相较于IEC负载导则模型,本文提出的改进模型可以将顶油温度预测误差分别降低27.0%和30.6%。证明了这一改进模型的精确性及较好的移植性。

关键词： 能源互联网   双有源桥变换器   扩张状态观测器   动态性能   电流应力  

摘要： 新能源发电以及分布式电源的快速发展,使得能源互联网成为了近年来研究的热点。而电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)作为其关键环节,受到了广泛关注。因此,本文以PET为应用背景,将其核心组成部分双有源桥(Dual-Active-Bridge,DAB)变换器作为研究对象,为提升其效率与动态性能,进行分析与研究,主要做了以下工作:首先,研究了DAB变换器的结构特点、开关函数及微分方程,在此基础上分析了单移相(Single-Phase-Shift,SPS)调制和拓展移相(Extended-phas-shift,EPS)调制的工作原理,进一步推导了两种调制方式下DAB变换器的传输功率、电流应力表达式,并分别进行了对比。其次,针对单个DAB变换器,建立了SPS调制下输出电压的离散模型,给出了一种基于SPS调制的预测前馈控制算法以优化变换器的动态性能。同时,完成了预测前馈控制器对于变换器电路参数的敏感性分析。随后,针对预测前馈控制算法受电路参数影响较大的问题,将扩张状态观测器(Extend State Observer,ESO)引入预测前馈控制算法,提出一种基于ESO的预测前馈控制算法,并通过仿真证明了该算法对电路参数依赖较小、能够有效提高变换器动态响应能力。最后,为同时优化DAB变换器的电流应力与动态性能,提出了一种基于ESO的电流应力优化预测前馈控制算法。考虑了EPS调制的两种工作模态,利用拉格朗日乘数法对最优移相比进行求解,来获得全局最小电流应力,紧接着将电流应力优化方法与EPS调制下基于ESO的预测前馈控制相结合,提出了基于ESO的电流应力优化预测前馈控制算法,以实现变换器动态性能及电流应力的同时优化。通过仿真验证了该算法的适用性及有效性。

关键词： 变压器   故障诊断   支持向量机   多分类策略   参数优化算法   特征值优选  

摘要： 油浸式变压器是电力系统能量传输过程中必不可少的重要大型设备,为了保障电力系统能够安全稳定运行,有必要建立并完善油浸式变压器的实时监测和故障诊断系统,而油中溶解气体法是被最为广泛公认的能够有效分析油浸式变压器绝缘故障的方法之一。近几年随着人工智能和机器学习的兴起,支持向量机作为一种优秀的模式识别工具被逐渐应用于解读油中溶解气体数据并进行故障诊断。然而,目前基于支持向量机的变压器故障诊断模型还存在着一些亟待解决的问题:在变压器故障诊断建模中,虽然有多种的油中溶解气体诊断判据,但仍缺乏成熟的理论来指导这些特征值结合支持向量机的使用,不同文献中诊断模型采用的输入特征值之间存在较大差异;此外支持向量机现有的多分类策略和参数优化算法在应用于故障诊断场景时其融合性有待提升,难以兼顾诊断精度和训练效率。因此本文对基于支持向量机的变压器故障诊断模型展开研究,主要的工作内容和研究成果有以下几点: (1)提出基于逆向合并方法的诊断模型支持向量机多分类策略。首先介绍了支持向量机基本理论和发展历程。接着基于多分类策略研究现状提出了改进方法,通过类间散布矩阵和类内散布矩阵计算可分性指标,并采用逆向合并的方法生成多分类的决策树,从而将原本的多分类问题转化为一系列的二分类问题,同时能够根据不同类样本的特征分布情况设计出最有利于提升泛化性能的多分类结构。采用高斯混合分布生成算例样本,将提出的多分类策略与传统方法进行对比,证明其在多分类问题中生成的分界超平面具有优秀的泛化性能。最后在公开发表的文献中搜集故障样本的气体数据,建立了变压器故障诊断样本库并且实现了故障诊断模型的初步建模,能够对六种基本故障类型的样本进行分类,同时将所提逆向合并法从诊断准确率和训练耗时两方面与传统多分类策略进行对比,证明其在变压器故障诊断场景中具有更好的适用性。 (2)提出基于计算迭代起点和蜻蜓算法的支持向量机参数优化方法。首先通过分析支持向量机和核函数的工作原理和参数特性,提出了基于支持向量特征的迭代起点计算方法,能够充分利用了样本所包含的信息,减少参数组需要试探的次数从而提高寻优效率。在得到迭代起点和优化范围后为进一步优化参数引入了蜻蜓算法,对其基本原理和数学模型进行了介绍,提出了基于蜻蜓算法的参数优化流程。采用UCI数据库中的经典算例将所提参数优化算法与现有的算法进行对比,验证其能够在降低训练耗时的同时提升分类准确率,使支持向量机具备了应用于变压器故障诊断的潜力和价值。最后在变压器故障诊断算例中,将提出的参数优化算法和多分类策略结合形成改进支持向量机模型,为显示其优越性,用传统方法替模型中的多分类策略和参数优化算法以建立多个对照组,对测试结果分别从固定参数优化算法和固定多分类策略的角度进行分析,证明改进的支持向量机在变压器故障诊断场景中表现出了优秀的模式识别能力。 (3)建立基于改进支持向量机和遗传算法的诊断模型优选特征值库。首先考虑到基于特征气体浓度和比值的诊断方法各自特性,提出了由诊断有无故障阶段和诊断具体故障类型阶段组成的两阶段决策框架。接着通过对特征气体浓度和比值进行排列组合,完成了对诊断模型特征值库的扩充。然后为变压器故障诊断特征值优选引入了遗传算法,介绍了算法的基本原理、数学模型以及应用于诊断模型特征优化的流程。最终基于改进支持向量机和遗传算法,分别为诊断决策框架的阶段一和阶段二挑选得到了14和9个特征值,完成了基于改进支持向量机的变压器故障诊断模型的设计。 (4)构建基于改进支持向量机的变压器故障诊断模型并进行多方面对比测试。首先从支持向量机多分类决策树生成过程、支持向量机参数优化情况和诊断模型实际应用流程三个方面进行展示,构建了基于改进支持向量机的变压器故障诊断模型。接着与其他基于支持向量机的变压器故障诊断模型进行了对比,通过替换诊断模型中的输入特征值、支持向量机多分类策略和参数优化算法来构造对照组,从而检验所提出的模型具备优秀的诊断性能。然后与采用其他机器学习方法的变压器故障诊断模型进行了对比,测试结果表明相较于KNN分类器和人工神经网络,本文提出的改进支持向量机更加适用于变压器故障诊断场景,表现出了更好的综合性能。最后对本文提出的变压器故障诊断模型的误诊情况进行了分析,指出了将来的研究中可能的改进方向。 本文所提出的基于改进支持向量机的变压器故障诊断模型能够进行高精度的模式识别,平均诊断精度达到98.15%,对变压器绝缘故障的现场诊断有重要指导价值。

关键词： 油浸式变压器   气路系统   仿真模型   状态评估  

摘要： 油浸式变压器作为电力系统中最为重要的设备之一,起到变换、输送和分配电能的作用,其对电力系统的安全运行至关重要。气路系统作为变压器的关键部件,既能维持外界大气压与变压器器身内气压之间的平衡,又能干燥变压器内部环境以避免外部水分入侵。因此有效监测变压器呼吸气路的运行状态并及时判断变压器内部的绝缘水平显得尤为重要。由于已有方法及装置存在可靠性差、无法避免更换失效硅胶等问题,本文针对油浸式变压器的气路系统开展了相关研究,主要从油浸式变压器气路系统数值模型构建、气流特性数值计算与分析、基于气流特征参数的变压器气路状态评估方法三个方面入手,逐步实现油浸式变压器气路运行状态的监测与评估。主要工作如下:首先,本文通过分析油浸式变压器热传导、热对流、热辐射的过程以及控制方程,建立变压器气路系统数值模型,包括“绕组-油流-空气”流固耦合传热模型、变压器内部油流流动模型、油枕胶囊袋内空气湍流模型、变压器气路系统多相流模型,并搭建气路系统实验平台开展实验测试与模型验证。其次,构建110k V油浸式变压器的仿真模型,设置模型参数、传热系数、物性参数,分析额定负荷下、差异化环境温度下和非稳态及故障状态下气路系统的气动特性,进行实际负荷下气路系统气动特性的仿真与验证。最后,通过变压器气流状态仿真分析和故障模拟,获取不同气流状态下的特征参数,利用布谷鸟算法优化的支持向量机实现气路系统的有效状态评估。此外,在上述研究成果的基础上,设计开发了气路系统的监测系统,并在实验平台和现场110k V变压器进行评估效果验证。

关键词： 电力变压器   射频能量收集   振动能量收集   混合供能   超材料  

摘要： 随着我国社会经济的快速发展,社会各行业对用电量的需求不断攀升,使得电力系统规模越发庞大。电力变压器作为电力系统中的关键设备,变压器的稳定工作对电力系统安全稳定运行的重要性不言而喻。这就需要对电力变压器的运行状态进行监测,防止变压器突发故障对生产生活造成影响。伴随着物联网技术的发展,电力变压器监测节点涌现出众多的低功耗传感器。对于这些传感器的供能方式,目前大多为外部有线电源供电或者化学电池供电。这些传统的供电方式存在成本较高、污染环境等缺点。因此,设计一种射频与振动混合供能系统将环境中的能量收集起来为传感器供电具有重要意义。本文针对电力变压器低功耗监测节点的射频与振动混合供能系统进行了研究。首先对射频能量收集天线和振动能量收集器的设计理论进行了分析。设计了一种超材料单元,并基于该单元提出了一款改进型的射频能量收集天线。通过仿真软件分析了不同尺寸参数对天线性能的影响,得到了优化后的天线。优化后的天线谐振频率为2.45GHz,谐振频率处S的值为-34.95 d B,电压驻波比的值为1.036,增益为0.65 d B。与改进前的天线相比,其性能得到了较大的提升。其次设计了一种基于压电悬臂梁结构的振动能量收集器,通过有限元仿真软件对振动能量收集器进行了分析优化。最终得到的振动能量收集器在一阶固有频率100 Hz处的输出电压为5.97 V,输出功率为1.5 m W。然后对混合供能系统的能量收集电路进行了设计。通过分析不同的整流电路和匹配电路的拓扑结构,设计了单阶Cockroft-Walton倍压整流电路和双枝节匹配电路。通过微波仿真软件对由匹配电路和单阶倍压整流电路组成的整体电路进行仿真分析,从而确定了电路中元件的参数。并从电路的整流效率、输出电压和输出功率方面,分析了信号源输入功率和频率对其产生的影响。当输入功率为-10 d Bm时,射频整流电路在2.45 GHz处的输出电压为429 m V,整流效率为24.5%,输出功率为24.48μW。同时设计了基于BQ25504的电能管理电路,其中的振动能量收集采用了桥式整流电路。最后进行了实物的制作与测试,总的来说,试验结果与仿真结果有一定的差距。测试结果显示,天线和射频整流电路的S参数曲线发生了偏移,但是其变化趋势与仿真基本一致。以信号发生器作为信号源,当输入功率为-10 d Bm,负载为7500Ω时,输出电压为318 m V,输出功率为13.48μW,整流效率为13.5%。振动能量收集器输出性能曲线走势与仿真基本一致,在一阶固有频率下的输出电压为4.68 V,输出功率为0.74 m W。试验结果表明混合供能系统能够满足低功耗传感器供电需求。

关键词： 聚酰亚胺(PI)   纳米粒子   理化特性   介电特性   电气特性  

摘要： 高温超导非晶合金变压器(HTSAM)作为一种高效传输、节能、降噪和安全可靠的新型电力变压器,具有很好的节能减排效果,但HTSAM绝缘材料运行在液氮环境中,低温环境对其理化和电气性能都提出更高要求,传统纤维素油纸已经无法胜任HTSAM的主绝缘,而聚酰亚胺(Polyimide,PI)薄膜作为一种耐低温且具有优异电气性能和机械性能的绝缘材料,其优异性能可以胜任HTSAM的主绝缘材料。本文以PI薄膜作为研究对象主体,采用纳米改性技术制备具有优异介电与电气性能的纳米复合PI薄膜。搭建了理化、介电与电气特性试验平台,探究液氮环境、纳米粒子种类与质量分数对复合PI薄膜的理化性能、介电与电气性能的影响机理。主要结论如下:(1)制备了改性PI薄膜,通过扫描电镜图显示表面平整,瑕疵少;薄膜的傅里叶红外光谱图满足PI薄膜的经典吸收峰,表明制备的薄膜符合国际标准。薄膜的拉伸强度随着纳米质量分数的增加逐渐减小,25μm薄膜拉伸强度下降速度小于50μm薄膜;薄膜含水率随着纳米质量分数的增加逐渐减小,含水薄膜的击穿场强要小于未吸水的,纳米SiO/PI薄膜的击穿场强大于AlO/PI薄膜,25μm薄膜的击穿场强大于50μm薄膜;(2)纳米复合PI薄膜表面电荷密度随着纳米质量分数的增加而减小,液氮(LN)环境中的表面电荷密度小于常温的,两种环境中对纳米SiO/PI薄膜的表面电荷密度测量结果均要小于纳米AlO/PI薄膜;薄膜的表面电阻率随着纳米质量分数的增加呈现先增大后减小变化趋势,25μm薄膜的表面电阻率大于50μm薄膜,液氮中的表面电阻率要大于常温中的;(3)通过电晕老化预处理系统探究了液氮、纳米改性对PI薄膜电晕老化的影响。电晕老化预处理的薄膜表面出现有机物降解形成的缺陷;预处理薄膜的介质损耗角正切值(tanδ)随着纳米质量分数的增加先减小后增大,在液氮环境中进行预处理薄膜的tanδ要小于常温中预处理的薄膜,预处理薄膜的tanδ要大于未经预处理的薄膜的tanδ。(4)薄膜的PDIV与交流击穿场强具有相同变化趋势,都随着纳米质量分数的增大先增大后减小。25μm薄膜的PDIV要大于50μm的,液氮中PI薄膜的PDIV要大于常温环境。液氮环境下,纳米粒子与聚合物基体之间发生缩聚反应,相互作用更加紧密。另外,低温能减少薄膜表面热效应,降低热损伤,提高击穿场强。纳米粒子添加的质量分数相同的情况下,25μm PI薄膜在液氮中的交流击穿场强要大于50μm薄膜

关键词： 变压器   故障识别   核主成分分析   探路者算法   核极限学习机  

摘要： 变压器在电力系统输配电过程中起着调节电压的作用,其安全性、可靠性对保证整个供电系统的良好运行十分重要。如何研究高效、准确地识别出变压器的故障类型对减小因故障所带来的各方面损失、迅速使电力系统恢复正常工作具有重要意义。本文基于油中溶解气体分析技术(DGA),提出了基于核主成分分析(KPCA)与多个策略联合改进探路者算法(PFA)优化核极限学习机(KELM)的变压器故障诊断方法。首先,由于在传统油浸式变压器进行故障诊断时,一般选用的5种油中溶解气体(H、CH、CH、CH、CH)的浓度数值作为输入参数,针对上述5种气体含量较为分散,使分类的精度受到影响这一问题,采用无编码比值方法形成9种气体比值作为模型的输入,并使用KPCA对原始数据进行特征提取,去除冗余数据对诊断精度的影响。结合KELM算法作为变压器故障识别的模型进行仿真实验,结果表明以KPCA特征提取后的数据作为输入,可以有效的提升故障诊断准确率及缩短运行时间。同时通过与其他默认参数的故障诊断模型相比较,KELM故障诊断模型在故障诊断精度和时间上均占有一定的优势。然后,针对正则化系数C和核函数g对模型的故障诊断精度有着较大的影响,引入无限折叠迭代混沌映射(ICMIC)策略、邻域变异及纵横交叉策略对PFA进行改进。使用9个标准测试函数对改进后的PFA(IPFA)进行性能检测评估,并与标准PFA、粒子群(PSO)算法及正余弦算法(SCA)进行对比,通过数据的定量分析(最优值、均值及标准差)和寻优迭代示意图可以看出IPFA在收敛速度和寻优精度方面均有一定程度的提升,可应用于KELM参数的优化求解上。最后,利用IPFA对KELM模型参数进行优化求解,建立KPCA和IPFA优化KELM的变压器故障诊断模型,来提高变压器的诊断准确率。以KPCA预处理后的数据为模型输入,通过仿真实例分析表明,IPFA-KELM故障诊断模型在诊断精度和稳定性方面均优于PFA-KELM、PSO-KELM及SCA-KELM变压器故障诊断模型。结果证明本文提出的变压器故障诊断方法可以更为准确和迅速地对变压器故障信息做出精确、可靠的诊断,具有较高的工程实用价值。该论文有图27幅,表17个,参考文献74篇

关键词： 变压器油超声声纹特征   微水强关联特征   介损强关联特征   估算模型  

摘要： 变压器油是油浸式电力变压器内绝缘系统的重要组成部分,及时有效地评估变压器油质量对保障变压器的安全稳定运行具有重要意义。超声技术对变压器油进行检测能够捕获大量蕴含油液分子结构信息的超声声纹特征,但目前关于变压器油超声声纹特征与变压器油质量参数之间的关联关系亟待进一步研究,基于超声特性的变压器油质量检测方法还需改进和完善。本文选择了两个反映变压器油质量的典型参数,即微水和介损作为研究对象,分析了其对变压器油超声信号传播特性的影响规律,提取并筛选了涵盖微水和介损信息的关键特征,建立了直接基于超声声纹关键特征的变压器油微水和介损估算模型。论文的主要工作及成果如下:(1)通过油纸绝缘加速热老化试验制备7种不同变压器油质量的样本,并对其完成微水和介损检测;基于自主搭建的变压器油超声检测平台,测量样本的超声信号,并采用S-G(Savitzky-Golay)算法对其进行降噪预处理;研究样本的微水含量和介损对其超声信号传播特性的影响规律,从实验角度分析及验证超声技术用于变压器油微水和介损检测的可行性。(2)提取变压器油样本的18个超声一维时频域信号统计特征以及197136个超声二维格拉姆角场(Gramian Angular Field,GAF)图像方向梯度直方图(Histogram of Oriented Gradient,HOG)特征;联合皮尔逊相关系数分析法与轻量型梯度提升机(Light Gradient Boosting Machine,Light GBM)算法挖掘并筛选出了5个与微水强关联的关键特征以及3个与介损强关联的关键特征,为后续建立一个泛化能力强、精度高的估算模型奠定良好基础。(3)基于超声声纹关键特征,结合回声状态网络(Echo State Network,ESN)模型估算测试样本的微水含量和介损;利用麻雀搜索算法(Sparrow Search algorithm,SSA)确定ESN模型储备池中的神经元个数及其稀疏程度的最优参数解,充分挖掘超声声纹关键特征与微水和介损之间的对应关系,提高模型估算精度;结合实际运行工况的变压器油环境,分别获取样本在不同环境因素(变压器油背景噪声、温度及循环流动)下的超声信号,分析环境因素对模型性能的影响,测试模型在各环境因素影响下对样本微水和介损的估算效果,验证模型的泛化能力。论文开展的变压器油超声声纹特征提取及微水和介损估算模型研究为变压器油质量的及时有效评估提供了一种便捷而高效的方法。

关键词： 多导体传输线   分布参数   雷电过电压   状态方程   高温超导磁体   绝缘  

摘要： 超导材料在低温下电阻值极低,电流热效应小,因此可以通入高密度电流,同时可以产生很强的磁场,超导材料特殊的性质使其可以广泛地应用在电力、军工、医疗、交通、探矿行业等方面。在电力方面,超导由于电流密度高,应用于变压器时,可以大大降低变压器的重量、体积、损耗,同时具有无污染、没有火灾隐患的特性,但是目前超导设备发生故障甚至损毁大部分是因为绝缘受到损伤导致,目前高温超导线规的厚度小,这就导致边缘电场集中,容易造成尖端放电,而高温超导电力设备的正常运行,必须保持在液氮低温的环境中,由此导致高温超导电力装置的绝缘水平低于100 k V。因而对于高温超导变压器,高电压及绝缘技术将是高温超导变压器研究的重要方面,本文的研究如下:针对6.6 MVA高温超导变压器的高压磁体的结构特点,确定了依据多导体传输线理论,以单匝为一个单元建立暂态过电压下等效电路模型进而对波过程展开研究的方法。对变压器的结构参数进行了介绍,推导了求解变压器高压磁体暂态响应的状态方程,得到了求解状态变量所需的中间矩阵。通过编写程序和有限元软件求得分布参数,其中电感参数计算与已有学者的研究成果进行对比,验证了其计算的准确性,对模型所需的雷电冲击全波和雷电冲击截波进行了研究。对高压磁体施加雷电冲击波激励后得到了各匝在不同雷电冲击全波和雷电冲击截波电压下的暂态响应,对仿真结果的数据进行整理,得到了各匝对地最大电位、各匝间和各层间最大电压(梯度电压),找到了在雷电冲击全波和截波下高压磁体的绝缘薄弱地方,对出现的结果做了理论分析并对绝缘防护提出了建议。探究了不同频率脉冲下高压磁体的电压响应情况,并对仿真结果进行了理论分析,为超导磁体的安全运行、绝缘设计提供了一定的依据。